АНТЕННЫ ДЛЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ.pdf
(
836 KB
)
Pobierz
18.10.2016
АНТЕННЫ ДЛЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
\глав�½ая\р.л. ко�½струкции\а�½те�½�½ы\...
Глава 3. Петлевые рамоч�½ые а�½те�½�½ы.
Эта глава посвяще�½а рамоч�½ым а�½те�½�½ам с периметром более 0,4 дли�½ы вол�½ы, �½а которой работает эта а�½те�½�½а.
Первая рамоч�½ая а�½те�½�½а с периметром, рав�½ым дли�½е вол�½ы, была построе�½а в 1942 году группой америка�½ских
и�½же�½еров, среди которых был и радиолюбитель – W9LZХ – для мексика�½ской миссио�½ерской радиоста�½ции HCJB.
Име�½�½о благодаря любительскому радио эта а�½те�½�½а широко распростра�½илась во всем мире кроме СССР, к
сожале�½ию, (по причи�½ам, о которых говорить сейчас �½еумест�½о и позд�½о). Так получилось, что стра�½а, имевшая
а�½те�½�½щ иков – теоретиков и практиков – высокого класса и весьма преуспевшая во м�½огих вопросах по теории и
практике а�½те�½�½, как будто “�½е заметила” �½овый класс а�½те�½�½, родившийся во время второй мировой вой�½ы.
Практически во всей специаль�½ой литературе отсутствуют сведе�½ия о рамоч�½ых петлевых а�½те�½�½ах. Не было
опубликова�½о и работ с достаточ�½о четким теоретическим и практическим материалом о �½их. Изза этого даже
специалисты в области а�½те�½�½ в �½ашей стра�½е часто �½е могут �½айти общ ий язык при разговоре о рамоч�½ых
а�½те�½�½ах. Скуде�½ запас з�½а�½ий и сред�½его радиолюбителя, который базируется в ос�½ов�½ом �½а В1, В2, В3, В4.
Несмотря �½а это радиолюбители строят и используют рамки, часто получая при этом превосход�½ые результаты (В3).
В этой работе “рамка” будет обоз�½ачать рамоч�½ую а�½те�½�½у с периметром более 0,4 дли�½ы вол�½ы, �½езависимо от ее
ко�½фигурации – квадрат, круг или дельта.
1. Что такое рамоч�½ая а�½те�½�½а.
Часто �½едоразуме�½ия воз�½икают име�½�½о изза того, что м�½огие �½е представляют четко, к какому классу а�½те�½�½
от�½осится рамоч�½ая а�½те�½�½а. На самом деле рамоч�½ая а�½те�½�½а является даль�½ейшим развитием петлевого диполя.
Классический петлевой диполь (рис.1) имеет сопротивле�½ие излуче�½ия, пример�½о рав�½ое 300 Ом.
Полоса пропуска�½ия петлевого диполя шире, чем у обык�½ове�½�½ого диполя в �½есколько раз. Это �½есом�½е�½�½ое
преимущество петлевого диполя �½ад обыч�½ым, в то же время глав�½ый �½едостаток – высокое вход�½ое
сопротивле�½ие. Но если “растя�½уть” петлевой диполь, то получим классическую рамоч�½ую а�½те�½�½уквадрат (рис.2).
Рамоч�½ая а�½те�½�½а охватывает большее простра�½ство, чем петлевой диполь, в результате этого о�½а имеет
коэффицие�½т усиле�½ия больше, чем коэффицие�½т усиле�½ия простого и петлевого диполя. Рамоч�½ая а�½те�½�½а, как и
петлевой диполь, симметрич�½ая а�½те�½�½а, поэтому для правиль�½ого ее пита�½ия �½еобходимо использовать
симметрирующее устройство. Рамоч�½ая а�½те�½�½а, как и все диполь�½ые а�½те�½�½ы, �½е �½уждается в “земле”. Так как
рамка охватывает большее простра�½ство, чем петлевой диполь, то вход�½ое сопротивле�½ие его �½иже и составляет
около 120 Ом.
2. Вход�½ое сопротивле�½ие, КПД, коэффицие�½т усиле�½ия и диаграмма �½аправле�½�½ости классической
рамоч�½ой а�½те�½�½ы.
Рассмотрим �½есколько типов рамоч�½ых а�½те�½�½, расположе�½�½ых вертикаль�½о в свобод�½ом простра�½стве (рис.3).
В этом случае их диаграмма �½аправле�½�½ости в горизо�½таль�½ой плоскости практически совпадает с диаграммой
�½аправле�½�½ости диполя, хотя и в вертикаль�½ой плоскости будет пример�½о в два раза уже, чем у �½его. За счет того,
http://www.cqham.ru/rk3zk/113.htm
1/33
18.10.2016
АНТЕННЫ ДЛЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
что часть а�½те�½�½ы расположе�½а вертикаль�½о, рамка излучает доволь�½о большой урове�½ь вертикаль�½о
поляризова�½�½ой вол�½ы. Диаграмма �½аправле�½�½ости рамоч�½ой а�½те�½�½ы в вертикаль�½ой плоскости – овал, причем с
�½ебольшими максимумами, �½аправле�½�½ыми к противополож�½ым вертикаль�½ым сторо�½ам. Этим объяс�½яется то, что
и�½огда лучше слышат, когда рамка �½аправле�½а параллель�½о оси корреспо�½де�½та, т.е. по ми�½имуму горизо�½таль�½о
поляризова�½�½ого излуче�½ия �½а �½его. В этом случае QSO проходит �½а вертикаль�½о поляризова�½�½ой вол�½е, которая к
тому же часто имеет более пологий угол излуче�½ия, особе�½�½о в случае малых высот подвеса рамоч�½ой а�½те�½�½ы.
В работе (2.1) приведе�½ы расчеты вход�½ого сопротивле�½ия рамок различ�½ой ко�½фигурации и их коэффицие�½т
усиле�½ия от�½оситель�½о диполя (рис.5). Эти да�½�½ые получе�½ы теоретически, поэтому �½а практике возмож�½ы случаи
расхожде�½ия практически получе�½�½ых результатов. Из этой таблицы вид�½о, что рамоч�½ая а�½те�½�½а любой
ко�½фигурации имеет коэффицие�½т усиле�½ия выше, чем у диполя. Наибольший урове�½ь вертикаль�½ой
составляющей имеет а�½те�½�½а в форме дельты это и по�½ят�½о, т.к. у �½ее �½аибольшая дли�½а вертикаль�½ой части
а�½те�½�½ы. Наибольшее усиле�½ие имеет круглая рамка, т.к. име�½�½о круг охватывает �½аибольшее простра�½ство. Здесь
вид�½а физика работы – чем большее простра�½ство охватывает а�½те�½�½а соответстве�½�½о – круг, квадрат, треуголь�½ик
– тем выше усиле�½ие, обеспечиваемое ею. Наибольшее вход�½ое сопротивле�½ие – у круглой а�½те�½�½ы, и
�½аиме�½ьшее – у дельты. Эта величи�½а также связа�½а с коэффицие�½том усиле�½ия а�½те�½�½ы. Коэффицие�½т полез�½ого
действия рамоч�½ой а�½те�½�½ы чуть выше КПД диполя и реаль�½о легко достижим з�½аче�½ия в 90% и более.
Все это от�½осилось к вертикаль�½ым рамкам, расположе�½�½ым в свобод�½ом простра�½стве. Но уже при подвесе
�½иж�½ей части рамки �½а высоту �½е ме�½ее четверти дли�½ы вол�½ы, мож�½о считать такую рамку идеаль�½ой и да�½�½ые,
приведе�½�½ые здесь, вер�½ы для �½ее.
Но и�½огда мож�½о встретить описа�½ия рамоч�½ых а�½те�½�½, имеющ их �½етрадицио�½�½ую ко�½фигурацию с целью лучшего
согласова�½ия а�½те�½�½ы с фидером. Например, в Л. 2.2. приведе�½а рамоч�½ая а�½те�½�½а (рис.6), имеющ ая вход�½ое
сопротивле�½ие, близкое к 60 Ом, что дает возмож�½ость запитать ее �½епосредстве�½�½о коаксиаль�½ым кабелем од�½ого
из двух �½оми�½алов – 75 или 50 Ом. Но в рамоч�½ой а�½те�½�½е коэффицие�½т усиле�½ия и ее вход�½ое сопротивле�½ие
связа�½ы прямо пропорцио�½аль�½о – чем выше вход�½ое сопротивле�½ие рамки, тем выше ее коэффицие�½т усиле�½ия.
Для приведе�½�½ой в этой статье рамки коэффицие�½т усиле�½ия (как указа�½о в этой же статье) будет составлять всего
1 дБ по срав�½е�½ию с диполем. Это ме�½ьше, чем для рамки, имеющей классические формы (рис.5). Но, ко�½еч�½о,
при изготовле�½ии рамок �½а �½изкочастот�½ые диапазо�½ы и при �½аличии �½евысоких опор для уста�½овки а�½те�½�½ы,
да�½�½ые о таких типах рамок могут быть весьма полез�½ыми.
http://www.cqham.ru/rk3zk/113.htm
2/33
18.10.2016
АНТЕННЫ ДЛЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
3. Размеры классической рамоч�½ой а�½те�½�½ы.
Как было показа�½о в параграфе 1, рамка является видом петлевого диполя. Отсюда мож�½о предположить, что, так
как о�½а содержит пол�½ую дли�½у петлевого диполя, ее периметр будет раве�½ периметру петлевого диполя. Дли�½а
плеча петлевого диполя чуть ме�½ьше четверти дли�½ы вол�½ы изза влия�½ия ко�½цевой емкости, и рав�½а пример�½о
0,248l 0,249l (рис.7), в зависимости от диаметра провода, из которого выпол�½е�½ диполь.
В рамоч�½ой а�½те�½�½е влия�½ие ко�½цевых емкостей отсутствует (изза отсутствия ко�½цов). Здесь �½аблюдается эффект
уме�½ьше�½ия физической дли�½ы рамки изза взаимодействия излучающ их сторо�½. В этом случае, при
использова�½ии формы квадрата, дли�½а рамки рав�½а 1,01 1,02 дли�½ы вол�½ы (рис.8).
При использова�½ии другой фигуры построе�½ия рамки общ ая дли�½а ее будет такой же. Но если рамка размеще�½а
�½а малой высоте, и около �½ее �½аходятся посторо�½�½ие предметы, то, возмож�½о, придется подобрать дли�½у рамки. В
любом случае ее дли�½у �½еобходимо �½ем�½ого уме�½ьшать. Рамку в этом случае также �½астраивают по ми�½имуму
КСВ в середи�½е работы диапазо�½а. На рис.9 приведе�½ы размеры рамоч�½ых а�½те�½�½ для всех любительских КВ и
части УКВдиапазо�½ов. При построе�½ии рамоч�½ых а�½те�½�½ диаметр провода �½е влияет �½а ее дли�½у, как это
происходит в диполь�½ых а�½те�½�½ах. Здесь больше выраже�½о то, что при увеличе�½ии диаметра провода возрастает
широкополос�½ость а�½те�½�½ы. Уже при диаметре провода 12 мм рамоч�½ая а�½те�½�½а, выпол�½е�½�½ая из �½его,
перекрывает любой любительский диапазо�½ от 1,8 до 144 МГц, и даль�½ейшее увеличе�½ие диаметра провода ее
полот�½а приводит только к увеличе�½ию веса и меха�½ической проч�½ости а�½те�½�½ы и лишь �½ем�½ого увеличивает ее
КПД. Ко�½еч�½о, в случае использова�½ия толстого провода мож�½о подходить к проблеме согласова�½ия ме�½ее
тщ атель�½о, ме�½ьше будет проявляться и влия�½ие посторо�½�½их предметов �½а рамку.
Име�½�½о изза использова�½ия раз�½ых диаметров провода, высот подвеса и формы рамки происходят различия в
да�½�½ых о параметрах рамки, приводимые различ�½ыми радиолюбителями – вход�½ом сопротивле�½ии, а,
следователь�½о, и пита�½ии и согласова�½ии, рабочем диапазо�½е частот и усиле�½ии рамки. Но оптимум будет при
круглой рамке с периметром 1,011,02 дли�½ы вол�½ы, подвеше�½�½ой вертикаль�½о �½а высоту �½е �½иже четверти дли�½ы
вол�½ы.
При построе�½ии рамоч�½ой а�½те�½�½ы важ�½о з�½ать, что точка, лежащ ая �½апротив точек пита�½ия (рис.10) имеет �½улевой
поте�½циал.
Это может быть оче�½ь полез�½о при построе�½ии рамоч�½ых а�½те�½�½ – �½апример, мож�½о заземлить полот�½о а�½те�½�½ы �½а
мачту или �½а траверсу (рис.10).
http://www.cqham.ru/rk3zk/113.htm
3/33
18.10.2016
АНТЕННЫ ДЛЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
Такое заземле�½ие з�½ачитель�½о обезопасит работу в предгрозовой период, а также уберет электростатический
поте�½циал с а�½те�½�½ы, да и просто может быть удоб�½ым при ее построе�½ии. Если заземле�½ие це�½тра полот�½а
а�½те�½�½ы сдела�½о, ее �½еобходимо питать только через симметрирующее устройство. Пита�½ие ее без
симметрирующего устройства может с�½изить коэффицие�½т усиле�½ия �½а 0,51,5 дБ, особе�½�½о это от�½осится к
рамкам, выпол�½е�½�½ым �½а �½изкочастот�½ые диапазо�½ы, где различ�½ые рассимметрирующ ие влия�½ия �½аиболее
велики.
Формула для расчета периметра рамоч�½ой а�½те�½�½ы приведе�½а �½иже.
L= 300 К/F
где L дли�½а рамки в метрах;
F частота в МГц;
K коэффицие�½т удли�½е�½ия.
О�½ раве�½ пример�½о 1,01 в случае использова�½ия толстого провода – 3 мм и более – и 1,02 в случае использова�½ия
провода диаметром ме�½ее 21 мм.
4. Работа рамки, периметром, з�½ачитель�½о большим дли�½ы вол�½ы.
http://www.cqham.ru/rk3zk/113.htm
4/33
18.10.2016
АНТЕННЫ ДЛЯ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ
Бытует версия, что чем больше периметр рамки, тем больший рабочий диапазо�½ о�½а может охватить. К сожале�½ию,
это �½е так. Рамоч�½ая а�½те�½�½а это резо�½а�½с�½ая а�½те�½�½а, и о�½а может эффектив�½о работать только в резо�½а�½с�½ом
диапазо�½е частот.
На рис.11 показа�½ы частоты резо�½а�½са у петлевого диполя (л. 4.1) и, соответстве�½�½о, у рамоч�½ой а�½те�½�½ы и
приведе�½а таблица резо�½а�½с�½ых частот рамок различ�½ой дли�½ы (рис.12). Хотя теоретически усиле�½ие дли�½�½ой
резо�½а�½с�½ой рамки выше, чем короткой, реализовать его без �½астройки дли�½�½ой рамки в резо�½а�½с, и затем
согласова�½ия ее с ли�½ией пита�½ия �½евозмож�½о. Из этой таблицы вид�½о, что мож�½о ожидать от рамки, работающей
�½а ко�½крет�½ом диапазо�½е. Ни од�½а из рамок �½е может обеспечить удовлетворитель�½ой м�½огодиапазо�½�½ой работы в
�½ескольких любительских диапазо�½ах, так как рамка �½е будет в �½их резо�½а�½с�½ой. Но при использова�½ии тю�½ера
(л.4.2.), ко�½еч�½о, мож�½о осуществить согласова�½ие и обеспечить удовлетворитель�½ую работу а�½те�½�½ой системы во
всех диапазо�½ах, лежащ их выше дли�½ы вол�½ы, �½а которую �½астрое�½а рамка. Нельзя здесь �½е отметить
классическое согласова�½ие рамки для м�½огодиапазо�½�½ой работы, предложе�½�½ое в (л.4.3.). Более просто и красиво
труд�½о придумать (рис.13). Здесь согласова�½ие рамки происходит за счет и�½дуктив�½ости, включе�½�½ой
симметрич�½о по обеим сторо�½ам рамки. Эта и�½дуктив�½ость обеспечивает распределе�½ие тока в а�½те�½�½е таким
образом, что рамка резо�½ирует кроме 160 метров еще и �½а 80, 40, 20, 15 и 10 метров.
Настройка системы в да�½�½ом случае заключается лишь в
�½астройке рамки в резо�½а�½с �½а 160 метров и �½ебольшой
подстройки и�½дуктив�½остей для достиже�½ия резо�½а�½са в
других диапазо�½ах. Без этих и�½дуктив�½остей а�½те�½�½а
строится только �½а 160 метров. Но все же для обеспече�½ия
удовлетворитель�½ой работы �½еобходимо использовать свою
рамку для каждого диапазо�½а. Использова�½ие рамоч�½ой
а�½те�½�½ы с согласова�½ием �½а высших диапазо�½ах мож�½о
рассматривать лишь как вспомогатель�½ый вариа�½т а�½те�½�½ы.
То же самое от�½осится и к а�½те�½�½ам типа Lazy Delta (ле�½ивая
дельта), которая изза выбора геометрии построе�½ия и,
следователь�½о, �½ечет�½ых резо�½а�½сов, может обеспечить
�½еплохое согласова�½ие в �½ескольких любительских диапазо�½ах, �½о все рав�½о эти диапазо�½ы �½е будут для �½ее
чисто резо�½а�½с�½ыми, а, следователь�½о, и �½ельзя ожидать эффектив�½ой работы �½а �½их.
Диаграмма �½аправле�½�½ости рамки �½а гармо�½иках будет пример�½о совпадать с диаграммой �½аправле�½�½ости рамки
�½а ос�½ов�½ой ее рабочей частоте, �½о урове�½ь вертикаль�½ых лепестков будет больше, расположе�½ы о�½и будут
положе, чем в ос�½ов�½ой диаграмме �½аправле�½�½ости, и общ ая диаграмма �½аправле�½�½ости в горизо�½таль�½ой и
вертикаль�½ой плоскости будет разбита �½а более мелкие лепестки.
5. Пита�½ие рамоч�½ых а�½те�½�½.
http://www.cqham.ru/rk3zk/113.htm
5/33
Plik z chomika:
unipolarny
Inne pliki z tego folderu:
[HAM] Loop Antennas.rar
(301 KB)
Antennas.for.Information.Super.Skyways.Institute.of.Physics.Publishing.Feb.2004.eBook-DDU.pdf
(6080 KB)
Zdzislaw_Bienkowski,_Edmund_Lipinski_-_Amatorskie_anteny_KF_i_UKF.pdf
(190567 KB)
Anteny_KF_-_W._Drwal.pdf
(10823 KB)
DJ_BEM.PDF
(17994 KB)
Inne foldery tego chomika:
anteny
CB
PMR
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin